Morphology and functioning of limbic system: literature review

Abstract

Literature review on the structure and functioning of limbic system is presented in this article. Nowadays, in medical science there is a problem of the lack of systematic data regarding limbic system, because scientists often explore only one aspect of the structure or functioning of the system components. This review is aimed at overcoming this problem. The method of research involves analysis of numerous scientific articles, which are published in Cyberleninka, Nature, Medscape, National Library of Medicine etc. as well as educational literature on fundamental medical disciplines. It was established that there are available different influences of limbic system structures on behavior, cognitive function, motivation and body as a whole. Therefore, to study the limbic system, scientists should use an integrated approach and consider the limbic system specificity from the point of view of anatomy, histology, physiology and biochemistry.

Keywords

Limbic system / hippocampus / amygdala / hypothalamus / memory / emotions / motivation

References

[1] Gajvoponskij I.B., Hichipopyk G.I. Anatomiya central'noj nervnoj sistemy (kratkij kurs): uchebnoe posobie. Saint Petersburg: ELBI-SPb 2010; 108 (in Russian).

[2] Гaйвopoнский И.B., Hичипopyк Г.И. Анатомия центральной нервной системы (краткий курс): учебное пособие. СПб.: ЭЛБИ-СПб 2010; 108.

[3] Vedyasova O.A., Romanova I.D., Kovalyov A.M. Mekhanizmy regulyacii dyhaniya strukturami limbicheskoj sistemy. Samara: Izdatel'stvo «Samarskij universitet» 2010; 170 (in Russian).

[4] Ведясова О.А., Романова И.Д., Ковалёв А.М. Механизмы регуляции дыхания структурами лимбической системы. Самара: Издательство «Самарский университет» 2010; 170.

[5] Sapin M.R., Bilich G.L. Anatomiya cheloveka: uchebnik dlya vuzov. Moscow: GEOTAR-Mediya 2008; 320 (in Russian).

[6] Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека: учебник для вузов. М.: ГЭОТАР-Медия 2008; 320.

[7] Radzhmohan V., Mohandas E. Limbicheskaya sistema. National Library of Medicine, available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC2917081 (in Russian).

[8] Раджмохан В., Мохандас Э. Лимбическая система. National Library of Medicine, available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC2917081/

[9] Zajnulin R.A., Romanova I.D. Respiratornye vliyaniya struktur limbicheskoj sistemy i vozmozhnye GAMKergicheskie mekhanizmy ih vzaimootnoshenij. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/respiratornye-vliyaniya-struktur-limbicheskoy-sistemy-i-vozmozhnye-gamkergicheskie-mehanizmy-ih-vzaimootnosheniy/viewer (in Russian).

[10] Зайнулин Р.А., Романова И.Д. Респираторные влияния структур лимбической системы и возможные ГАМКергические механизмы их взаимоотношений. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/respiratornye-vliyaniya-struktur-limbicheskoy-sistemy-i-vozmozhnye-gamkergicheskie-mehanizmy-ih-vzaimootnosheniy/viewer

[11] Volobuev A.N., Romanchuk P.I., Bulgakova S.V. Nejroset' “Mozg-nejrobiota”: regulyaciya “visceral'nogo” mozga i nakoplenie kognitivnoj pamyati. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/neyroset-mozg-mikrobiota-regulyatsiya-vistseralnogo-mozga-i-nakoplenie-kognitivnoy-pamyati/viewer (in Russian).

[12] Волобуев А.Н., Романчук П.И., Булгакова С.В. Нейросеть «Мозг – нейробиота»: регуляция «висцерального» мозга и накопление когнитивной памяти. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/neyroset-mozg-mikrobiota-regulyatsiya-vistseralnogo-mozga-i-nakoplenie-kognitivnoy-pamyati/viewer

[13] Zimushkina N.A., Kosareva P.V., CHerkasova V.G., Horinko V.P. Gistologicheskaya i morfometricheskaya harakteristika gippokampa v razlichnye vozrastnye periody. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/ n/gistologicheskaya-i-morfometricheskaya-harakteristika-gippokampa-v-razlichnye-vozrastnye-periody/viewer (in Russian).

[14] Зимушкина Н.А., Косарева П.В., Черкасова В.Г., Хоринко В.П. Гистологическая и морфометрическая характеристика гиппокампа в различные возрастные периоды. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/gistologicheskaya-i-morfometricheskaya-harakteristika-gippokampa-v-razlichnye-vozrastnye-periody/viewer

[15] Cukerman V.D., Eremenko Z.S., Karimova O.V., Sazykin A.A., Kulakov S.V. Matematicheskaya model' prostranstvennogo kodirovaniya v gippokampal'noj formacii. I. Nejrodinamika reshetchatyh kletok. SearchWorks, available at: https://searchworks.stanford.edu/ articles/edselr__edselr.17900921 (in Russian).

[16] Цукерман В.Д., Еременко З.С., Каримова О.В., Сазыкин А.А., Кулаков С.В. Математическая модель пространственного кодирования в гиппокампальной формации. I. Нейродинамика решетчатых клеток. SearchWorks, available at: https://searchworks.stanford.edu/articles/edselr__edselr.17900921

[17] Kashapov F.F. Osobennosti biologii mindalevidnogo kompleksa pri trevoge i agressivnosti. Cyberleninka, available at: https:// cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-biologii-mindalevidnogo-kompleksa-pri-trevoge-i-agressivnosti/viewer (in Russian).

[18] Кашапов Ф.Ф. Особенности биологии миндалевидного комплекса при тревоге и агрессивности. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-biologii-mindalevidnogo-kompleksa-pri-trevoge-i-agressivnosti/viewer

[19] Sawada M., Adolfs R., Dlowhy B.J., Jenison R.L., Ron A.E., Kovacs K.K., Greenley D.V., Howard M.A., Oya H. Mapping effective connectivity of human amygdala subdivisions with intracranial stimulation. Nature, available at: https://www.nature.com/articles/s41467-022-32644-y?error=cookies_not_supported&code= 95b86409-1c34-457e-a946-3c6b68d0266f

[20] Sarwar M. The septum pellucidum: normal and abnormal. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi.nlm. nih.gov/2505543/

[21] Vedyaev F.P., Majorov O. Yu. Mamillyarnye tela. Bol'shaya medicinskaya enciklopediya, available at: https://bme.org/index. php/MAMILLYARNYE_TELA (in Russian).

[22] Ведяев Ф.П., Майоров О.Ю. Мамиллярные тела. Большая медицинская энциклопедия, available at: https://бмэ.орг/index. php/МАМИЛЛЯРНЫЕ_ТЕЛА

[23] Pavlov A.V. Zakonomernosti morfofunkcional'noj organizacii soscevidnyh tel golovnogo mozga cheloveka v postnatal'nom periode ontogeneza: dis. … kand. med. nauk. Moscow 2014 (in Russian).

[24] Павлов А.В. Закономерности морфофункциональной организации сосцевидных тел головного мозга человека в постнатальном периоде онтогенеза: дис. … канд. мед. наук. М. 2014.

[25] Anatomiya CNS: konspekt lekcij dlya napravleniya «Psihologiya». SHahty 2019 (in Russian).

[26] Анатомия ЦНС: конспект лекций для направления «Психология». Шахты 2019.

[27] Prives M.G., Lysenkov N.K., Bushkovich V.I. Anatomiya cheloveka. Saint Petersburg: Izdatel'skij dom SPbMAPO 2006; 720 (in Russian).

[28] Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. СПб.: Издательский дом СПбМАПО 2006; 720.

[29] Malone H. Hypothalamus Anatomy. Medscape, available at: https://emedicine.medscape.com/article/1949061-overview?reg=1#a3

[30] CHetvertnyh V.A., Berezina E.A., Gulyaeva N.I., Lebedinskaya O.V. Obshchaya i chastnaya gistologiya. Perm': Izdatel'stvo permskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta 2017; 151 (in Russian).

[31] Четвертных В.А., Березина Е.А., Гуляева Н.И., Лебединская О.В. Общая и частная гистология. Пермь: Издательство Пермского государственного медицинского университета 2017; 151.

[32] Croft T. Anterior perforated substance. Radiopaedia, available at: https://radiopaedia. org/articles/anterior-perforated-substance

[33] Croft T. Anterior perforated substance. Radiopaedia, available at: https://radiopaedia.org/articles/anterior-perforated-substance

[34] Oppedizano M.D.L., Vilochkina A.D. Morfofunkcional'nye osobennosti chernoj substancii golovnogo mozga. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/morfofunktsionalnye-osobennosti-chyornoy-substantsii-golovnogo-mozga/viewer (in Russian).

[35] Оппедизано М.Д.Л., Вилочкина А.Д. Морфофункциональные особенности черной субстанции головного мозга. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/morfofunktsionalnye-osobennosti-chyornoy-substantsii-golovnogo-mozga/viewer

[36] Vokshur A. Olfactory System Anatomy. Medscape, available at: https://emedicine.medscape.com/article/835585-overview#a4

[37] Semenova V.M., Medvedev V.V. Obonyatel'naya lukovica kak istochnik nakopleniya i differencirovki nejtral'nyh stvolovyh kletok v postnatal'nom mozge cheloveka (obzor literatury). Cyberleninka, available at https://cyberleninka.ru/article/n/obonyatelnaya-lukovitsa-kak-istochnik-nakopleniya-i-differentsirovki-neyralnyh-stvolovyh-kletok-v-postnatalnom-mozge-cheloveka-obzor/viewer (in Russian).

[38] Семенова В.М., Медведев В.В. Обонятельная луковица как источник накопления и дифференцировки нейтральных стволовых клеток в постнатальном мозге человека (обзор литературы). Cyberleninka, available at https://cyberleninka.ru/article/n/ obonyatelnaya-lukovitsa-kak-istochnik-nakopleniya-i-differentsirovki-neyralnyh-stvolovyh-kletok-v-postnatalnom-mozge-cheloveka-obzor/viewer

[39] Berezina T.N. Vozniknovenie pozitivnyh i negativnyh bazovyh emocij pod vliyaniem bazovyh zapahov. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/vozniknovenie-pozitivnyh-i-negativnyh-bazovyh-emotsiy-pod-vliyaniem-bazovyh-zapahov/viewer (in Russian).

[40] Березина Т.Н. Возникновение позитивных и негативных базовых эмоций под влиянием базовых запахов. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ vozniknovenie-pozitivnyh-i-negativnyh-bazovyh-emotsiy-pod-vliyaniem-bazovyh-zapahov/viewer

[41] Syatkovskij V.A., Azarova L.A. Uchebno-metodicheskij kompleks po discipline «Psihofiziologiya». Minsk 2017 (in Russian).

[42] Сятковский В.А., Азарова Л.А. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология». Минск 2017.

[43] Ginoyan R.V., Homutov A.E. Fiziologiya emocij. Nizhnij Novgorod: Izdatel'stvo Nizhegorodskogo gosuniversiteta 2010; 66 (in Russian).

[44] Гиноян Р.В., Хомутов А.Е. Физиология эмоций. Н. Новгород: Издательство Нижегородского госуниверситета 2010; 66.

[45] Antohina N.Yu., Vasilenko F.I. Ocenka osnovnyh pokazatelej funkcij limbicheskoj sistemy golovnogo mozga, vkusa i obonyaniya bol'nyh parodontitom. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-osnovnyh-pokazateley-funktsiy-limbicheskoy-sistemy-golovnogo-mozga-vkusa-i-obonyaniya-bolnyh-parodontitom/viewer (in Russian).

[46] Антохина Н.Ю., Василенко Ф.И. Оценка основных показателей функций лимбической системы головного мозга, вкуса и обоняния больных пародонтитом. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/ article/n/otsenka-osnovnyh-pokazateley-funktsiy-limbicheskoy-sistemy-golovnogo-mozga-vkusa-i-obonyaniya-bolnyh-parodontitom/viewer

[47] Brin V.B., Zaharov YU.M., Mazing YU.A., Nedospasov V.O., Pyatin V.F., Tkachenko B.I. Normal'naya fiziologiya. Moscow: GEOTAR-Mediya 2018; 688 (in Russian).

[48] Брин В.Б., Захаров Ю.М., Мазинг Ю.А., Недоспасов В.О., Пятин В.Ф., Ткаченко Б.И. Нормальная физиология. М.: ГЭОТАР-Медия 2018; 688.

[49] Blum F., Lejzerson A., Hofstedter L. Mozg, razum, povedenie. Moscow: Mir 1988; 248 (in Russian).

[50] Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум, поведение. М.: Мир 1988; 248.

[51] Redlich R., Opel N., Burger K. et al. The Limbic System in Youth Depression: Brain Structural and Functional Alterations in Adolescent In-patients with Severe Depression. Nature, available at: https://www.nature.com/ articles/npp2017246?error=cookies_not_supported&code=a0530808-44ee-4708-b908-28f 5dcef3d50

[52] Redlich R., Opel N., Burger K. et al. The Limbic System in Youth Depression: Brain Structural and Functional Alterations in Adolescent In-patients with Severe Depression. Nature, available at: https://www.nature.com/articles/ npp2017246?error=cookies_not_supported& code=a0530808-44ee-4708-b908-28f5dcef3d50

[53] Agadzhanyan N.A., Smirnov V.M. Normal'naya fiziologiya. Moscow: Izdatel'stvo «Medicinskoe informacionnoe agentstvo» 2012; 576 (in Russian).

[54] Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. Нормальная физиология. М.: Издательство «Медицинское информационное агентство» 2012; 576.

[55] Mpakopulu M., Gatos H., Brotis A., Paterakis K.N., Fontas K.N. Stereotactic amygdalotomy in the management of severe aggressive behavioral disorders. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi. nlm.nih.gov/18590383/

[56] Mpakopulu M., Gatos H., Brotis A., Paterakis K.N., Fontas K.N. Stereotactic amygdalotomy in the management of severe aggressive behavioral disorders. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi.nlm. nih.gov/18590383/

[57] Rokita K.I., Holleran L., Dauvermann M.R. Childhood Trauma, Brain Structure and Emotion Recognition in Patients With Schizophrenia and Healthy Participants. Medscape, available at: https://www.medscape.com/viewarticle/944252_1

[58] Rokita K.I., Holleran L., Dauvermann M.R. Childhood Trauma, Brain Structure and Emotion Recognition in Patients With Schizophrenia and Healthy Participants. Medscape, available at: https://www.medscape.com/ viewarticle/944252_1

[59] O'Keefe J., Nadel L. The Hippocampus as a Cognitive Map. Oxford: Oxford University Press 1978; 571.

[60] Maguire E.A., Gadian D.G., Jonsrudom J. et al. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10716738/

[61] E.A. Maguire, D.G. Gadian, J. Jonsrudom et al. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. National Library of Medicine, available at: https://pubmed. ncbi.nlm.nih.gov/10716738/

[62] Murray E.A., Mishkin M. Severe tactual as well as visual memory deficits follow combined removal of the amygdala and hippocampus in monkeys. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 6491723/

[63] Murray E.A., Mishkin M. Severe tactual as well as visual memory deficits follow combined removal of the amygdala and hippocampus in monkeys. National Library of Medicine, available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6491723/

[64] CHurakov V.O., Zajcev A. YU., Anohin K.V. i dr. Anesteziya, sedaciya i pamyat' – vse li nastol'ko prosto? Cyberleninka, available at: https:// cyberleninka.ru/article/n/anesteziya-sedatsiya-i-pamyat-vse-li-nastolko-prosto/viewer (in Russian).

[65] Чураков В.О., Зайцев А.Ю., Анохин К.В. и др. Анестезия, седация и память – все ли настолько просто? Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/anesteziya-sedatsiya-i-pamyat-vse-li-nastolko-prosto/viewer

[66] Morris R., Fillenz M. Science of the brain. Liverpul': Izdatel'stvo Liverpul'skogo universiteta, 2003; 56 (in Russian).

[67] Моррис Р., Филленз М Science of the brain. Ливерпуль: Издательство Ливерпульского университета, 2003; 56.

[68] Vartanov A.V., Kozlovskij S.A., Skvorcova V.B. i dr. Pamyat' cheloveka i anatomicheskie osobennosti gippokampa. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/pamyat-cheloveka-i-anatomicheskie-osobennosti-gippokampa/viewer (in Russian).

[69] Вартанов А.В., Козловский С.А., Скворцова В.Б. и др. Память человека и анатомические особенности гиппокампа. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/ article/n/pamyat-cheloveka-i-anatomicheskie-osobennosti-gippokampa/viewer

[70] Stetka B.S., Brigar F. How Memory Works (and How to Preserve It). Medscape, available at: https://www.medscape.com/viewarticle/839541

[71] Safi A.I. Semanticheskaya pamyat' i gippokamp. PsyAndNeuro, available at: https:// psyandneuro.ru/stati/semantic-memory-and-the-hippocampus (in Russian).

[72] Сафи А.И. Семантическая память и гиппокамп. PsyAndNeuro, available at: https:// psyandneuro.ru/stati/semantic-memory-and-the-hippocampus/

[73] Afonin A.Yu. Ponyatie i znachenie motivacii i motivacionnogo processa. National Library of Medicine, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ponyatie-i-znachenie-motivatsii-i-motivatsionnogo-protsessa/viewer (in Russian).

[74] Афонин А.Ю. Понятие и значение мотивации и мотивационного процесса. National Library of Medicine, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ponyatie-i-znachenie-motivatsii-i-motivatsionnogo-protsessa/ viewer

[75] Kolotilova O.I., Korenyuk I.I., Husainov D.R., CHeretaev I.V. Dofaminergicheskaya sistema mozga. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/dofaminergicheskaya-sistema-mozga/viewer (in Russian).

[76] Колотилова О.И., Коренюк И.И., Хусаинов Д.Р., Черетаев И.В. Дофаминергическая система мозга. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/dofaminergicheskaya-sistema-mozga/viewer

[77] Dutta S.S. Limbic System and Motivation. News medical life sciences, available at: https://www.news-medical.net/health/Limbic-System-and-Motivation.aspx

[78] Andrianov V.V., Vasilyuk N.A., Sudakov K.V. Kurs normal'noj fiziologii na osnove teorii funkcional'nyh sistem. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/kurs-normalnoy-fiziologii-na-osnove-teorii-funktsionalnyh-sistem/viewer (in Russian).

[79] Андрианов В.В., Василюк Н.А., Судаков К.В. Курс нормальной физиологии на основе теории функциональных систем. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka. ru/article/n/kurs-normalnoy-fiziologii-na-osnove-teorii-funktsionalnyh-sistem/viewer

[80] Mangold S.A., Das J.M. Neuroanatomy, Reticular Formation. National Library of Medicine, available at: https://www.ncbi.nlm.nih. gov/books/NBK556102/

[81] Mangold S.A., Das J.M. Neuroanatomy, Reticular Formation. National Library of Medicine, available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ books/NBK556102/

[82] Ovsyannikov V.G., Bojchenko A.E., Alekseev V.V. i dr. Antinociceptivnaya sistema. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka. ru/article/n/antinotsitseptivnaya-sistema/viewer (in Russian).

[83] Овсянников В.Г., Бойченко А.Е., Алексеев В.В. и др. Антиноцицептивная система. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/antinotsitseptivnaya-sistema/viewer

[84] Tolkushkina D.N., Morozova E.L., Merkulova N.A. Respiratornye reakcii na mikroin"ekcii L-glutamata v oblast' golubogo pyatna. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/respiratornye-reaktsii-na-mikroinektsii-l-glutamata-v-oblast-golubogo-pyatna/viewer (in Russian).

[85] Толкушкина Д.Н., Морозова Е.Л., Меркулова Н.А. Респираторные реакции на микроинъекции L-глутамата в область голубого пятна. Cyberleninka, available at: https:// cyberleninka.ru/article/n/respiratornye-reaktsii-na-mikroinektsii-l-glutamata-v-oblast-golubogo-pyatna/viewer

[86] Kolotilova O.I., Pavlenko V.B. Povedencheskie i biologicheskie korrelyaty deyatel'nosti aminergicheskih sistem i vozmozhnoe dejstvie na nih psihostimuliruyushchego veshchestva bemitila. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/povedencheskie-i-biologicheskie-korrelyaty-deyatelnosti-aminergicheskih-sistem-i-vozmozhnoe-deystvie-na-nih-psihostimuliruyuschego/viewer (in Russian).

[87] Колотилова О.И., Павленко В.Б. Поведенческие и биологические корреляты деятельности аминергических систем и возможное действие на них психостимулирующего вещества бемитила. Cyberleninka, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/povedencheskie-i-biologicheskie-korrelyaty-deyatelnosti-aminergicheskih-sistem-i-vozmozhnoe-deystvie-na-nih-psihostimuliruyuschego/viewer

[88] Dutta S.S. Limbic System and Motivation. News medical life sciences, available at: https://www.news-medical.net/health/Limbic-System-and-Behavior.aspx

[89] SHul'govskij V.V. Osnovy nejrofiziologii. Moscow: Aspekt Press 2000; 277 (in Russian).

[90] Шульговский В.В. Основы нейрофизиологии. М.: Аспект Пресс 2000; 277.

[91] Jiang Q., Xing G., Wang H. et al. Family risk factors of overweight and obesity in preschool children. National Library of Medicine, available at: https://cyberleninka.ru/article/ n/ponyatie-i-znachenie-motivatsii-i-motivatsionnogo-protsessa/viewer

[92] Jiang Q., Xing G., Wang H. et al. Family risk factors of overweight and obesity in preschool children. National Library of Medicine, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ ponyatie-i-znachenie-motivatsii-i-motivatsionnogo-protsessa/viewer

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector